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《計算機仿真雜志》2014年第六期

1系統(tǒng)功能架構(gòu)設計

石油勘探行業(yè)的科研工作主要集中在數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)解釋，這些工作包含兩部分內(nèi)容，首先是借助專業(yè)的計算軟件以及大型的高性能計算集群，進行多節(jié)點的并行計算。其次是借助高性能圖形工作站對計算結(jié)果進行可視化分析。本方案中的云平臺是基于云計算技術將三維數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)解釋計算應用系統(tǒng)部署為云服務模式，借助虛擬桌面技術和統(tǒng)一門戶技術，為用戶提供透明、快捷的遠程三維可視化圖形服務，如圖2。勘探協(xié)同研究云平臺的基礎架構(gòu)分為三個層次:應用層、服務層和資源層。1)應用層面向科研用戶:為科研用戶提供統(tǒng)一的云應用接入門戶，提供各專業(yè)軟件應用的認證、權(quán)限鑒別、單點登錄功能。通過Web頁面統(tǒng)一展現(xiàn)Linux系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的專業(yè)軟件應用，提供用戶會話管理功能和自助修改密碼功能。面向管理用戶:為系統(tǒng)管理員提供系統(tǒng)管理和應用管理的各項功能，具體包括用戶管理、授權(quán)管理、應用管理、通知管理、審計管理、字典管理等功能。2)服務層服務通過接口提供，實現(xiàn)研究院勘探云平臺對各專業(yè)軟件應用訪問以及與其它產(chǎn)品互聯(lián)的相關接口，提供的服務主要包括:應用虛擬化服務、負載均衡服務、用戶管理服務、日志管理服務。3)資源層資源層資提供基礎資源服務，包括專業(yè)軟件服務器、數(shù)據(jù)庫、AD、NIS等服務器和數(shù)據(jù)訪問接口，具體接口包括:AD域帳號管理接口:AD域帳號管理接口實現(xiàn)統(tǒng)一門戶系統(tǒng)對AD域帳號的全生命周期管理，包括帳號的創(chuàng)建、修改、暫掛、啟用、刪除、檢索。NIS帳號管理接口:NIS帳號管理接口實現(xiàn)統(tǒng)一門戶系統(tǒng)對NIS帳號的全生命周期管理，包括帳號的創(chuàng)建、修改、刪除、檢索。RealVNC服務端調(diào)用接口:RealVNC服務端調(diào)用接口實現(xiàn)對RealVNC會話的全生命周期管理，包括啟動、會話會話管理、終止。Citrix應用接口:Citrix應用接口實現(xiàn)對Citrix會話的全生命周期管理，包括認證、鑒權(quán)、會話管理、啟動應用、終止應用。審計日志接口:審計日志接口實現(xiàn)對用戶登錄登出統(tǒng)一門戶系統(tǒng)、啟動關閉Citrix應用、啟動關閉RealVNC服務的記錄和日志的審計。

2技術實現(xiàn)

2．1J2EE技術勘探協(xié)同研究云平臺的統(tǒng)一門戶系統(tǒng)和管理平臺基于J2EE技術實現(xiàn)，應用Spring框架開發(fā)。Spring框架是一個分層架構(gòu)，由7個定義良好的模塊組成。Spring模塊構(gòu)建在核心容器之上，核心容器定義了創(chuàng)建、配置和管理bean的方式。組成Spring框架的每個模塊(或組件)都可以單獨存在，或者與其它一個或多個模塊聯(lián)合實現(xiàn)。如圖3。

2．2DCV技術NICEDCV是一種能在標準網(wǎng)絡上實現(xiàn)遠程訪問2D或3D交互式應用軟件的新技術產(chǎn)品，用戶可以通過標準的以太網(wǎng)在本地使用遠程的高性能3D高端圖形卡。傳統(tǒng)的可視化操作中，應用軟件通過本地I/O通道向顯卡發(fā)送圖形處理命令，顯卡將這些數(shù)據(jù)進行渲染成圖像后顯示在屏幕上。通過DCV所有的圖形渲染工作都是在數(shù)據(jù)中心的圖形工作站上進行的，圖像通過DCV協(xié)議經(jīng)網(wǎng)絡傳送到遠程的屏幕上。DCV協(xié)議適用于多種網(wǎng)絡架構(gòu)，包括LAN、WAN、VPN，能很好的應對頻寬和延時限制，所有應用全部可在被虛擬化或物理的CPU上運行。在DCV的架構(gòu)中，用戶的設備分為三類:應用主機、渲染主機和終端。在本文方案中應用主機與渲染主機位于同一臺主機，主要用來安裝應用程序，提供給用戶使用。當用戶在客戶端上訪問專業(yè)應用軟件進行操作時，應用主機(例如安裝有Works軟件的主機)接收客戶端發(fā)來的請求，渲染主機(安裝有DCV軟件并帶有高端3D圖形卡的主機)利用本地的圖形處理卡對命令進行渲染得到結(jié)果，完成3D渲染任務，渲染主機得到的最終圖形通過DCV圖像傳輸協(xié)議形成優(yōu)化的圖像流經(jīng)由網(wǎng)絡傳輸?shù)娇蛻舳松希鐖D4。本文方案中DCV完美地融合在勘探協(xié)同研究云平臺中，實現(xiàn)了科研用戶可以在Web瀏覽器中操作2D/3D應用，同時還可以在Web中向其他用戶共享當前任務，進行多人協(xié)同工作。

2．3桌面虛擬化RealVNC是一個優(yōu)秀的遠程控制工具軟件，它是一種顯示系統(tǒng)，能將完整的窗口界面通過網(wǎng)絡，傳輸?shù)搅硪慌_計算機的屏幕上。RealVNC基本上是由兩部分組成:客戶端的應用程序(RealVNCViewer)和服務器端的應用程序(RealVNCServer)。工作原理:屏幕控制原理RealVNC把被控制端屏幕做成圖像，經(jīng)過壓縮后傳送到控制端，控制端的控制信息傳送到被控制端后進入消息隊列，如圖5。

2．4NIS用戶管理系統(tǒng)NIS(NetworkInformationService)是SunMicrosystem于1985年的一項目錄服務技術(DiretoryService)，用來集中控制幾個系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡用品。簡化了UNIX和LINUX桌面客戶的管理工作，客戶端利用它可以使用中心服務器的管理文件。NIS是基于RPC協(xié)議的，是由一個服務器、一個客戶端庫以及幾個管理工具組成。NIS由服務器端和客戶端組成，服務器端包含一個主服務器和一個從服務器，客戶端包含多個客戶端主機操作系統(tǒng)。NIS在所謂的包含鍵值對的maps中保存數(shù)據(jù)庫信息。Maps被存儲于運行NIS服務器的中央主機中，從該主機中，客戶可以通過各種RPC調(diào)用檢索信息。Maps本身是從主要文本文件(比如/etc/hosts或/etc/passwd)中生成的。NIS提供對訪問Linux系統(tǒng)下的專業(yè)應用軟件(-Works等)的用戶和組的管理，并依據(jù)業(yè)務需要，對用戶訪問的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行授權(quán)管理。

2．5AD用戶管理系統(tǒng)AD即活動目錄(ActiveDirectory)，是面向WindowsServ-er的目錄服務。AD存儲了有關網(wǎng)絡對象的信息，并且讓管理員和用戶能夠輕松地查找和使用這些信息。AD使用了一種結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲方式，并以此作為基礎對目錄信息進行合乎邏輯的分層組織。AD是Citrix系統(tǒng)的認證管理中心，用戶若要訪問Citrix系統(tǒng)中的專業(yè)應用軟件，就需要在AD系統(tǒng)中擁有帳號。勘探協(xié)同研究云平臺通過對AD帳號的集中管理，實現(xiàn)對Citrix訪問者的管理和控制。云平臺通過標準LDAP協(xié)議訪問AD系統(tǒng)，以API的方式實現(xiàn)與AD系統(tǒng)的集成。AD提供對訪問Windows系統(tǒng)下的專業(yè)應用軟件的用戶和組的管理，并依據(jù)業(yè)務需要，對用戶訪問的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行授權(quán)管理。

3結(jié)論

本文對石油勘探行業(yè)科研應用模式的深入研究，提出了勘探協(xié)同研究云平臺技術方案，設計了完整的技術架構(gòu)，進行了云平臺管理軟件的研發(fā)。新構(gòu)建的勘探協(xié)同研究云平臺系統(tǒng)可以提供集中統(tǒng)一的勘探科研工作界面，用戶在此工作界面內(nèi)就能完成自己所有的科研工作內(nèi)容，并通過單點登錄，優(yōu)化了科研人員的工作流程，大大提升了科研人員的工作體驗。通過該平臺科研人員能夠進行高度協(xié)同工作，共享科研成果，提升數(shù)據(jù)管理效率，實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置，同時能夠固化管理流程、強化管理手段以及提高管理力度。勘探協(xié)同研究云平臺實現(xiàn)了統(tǒng)一的勘探科研工作界面、統(tǒng)一的安全策略、統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一的專業(yè)軟件管理、統(tǒng)一的用戶行為審計，從而提升了IT基礎設施集中管理水平，加強單位IT系統(tǒng)的安全審計，促進IT系統(tǒng)的合規(guī)性。勘探協(xié)同研究云平臺將為新疆石油勘探研究事業(yè)提供最可靠和有力的信息支撐。

作者：于會松單位：新疆油田公司勘探開發(fā)研究院